高中物理 第5章 波与粒子 第4节基本粒子与恒星演化知识导航素材 鲁科版选修3-5 4页

第4节 “基本粒子”与恒星演化 ‎ 思维激活 基本粒子为什么不基本？‎ 提示：19世纪末，人们都认为原子是组成物质的最小微粒.后来发现了电子、质子和中子以及光子，于是很多人认为这就是组成物质的不可再分的最基本的粒子，并把它们叫做基本粒子，直到后来人们又发现了质子、中子等等本身也是复合粒子，也有自己的复杂结构.从20世纪后半期起，就将“基本二字去掉”，统称为粒子.‎ 自主整理 ‎1.发现新粒子 ‎1932年发现了__________，1937年发现了__________，1947年发现了__________，后来还发现了一些粒子，质量比质子的质量大，叫做__________.‎ ‎2.粒子的分类 ‎(1)强子：参与强相互作用的粒子，它又分为__________两类，最早发现的强子是__________.‎ ‎(2)轻子：是不参与强相互作用的粒子.最早发现的轻子是__________，后来发现的有__________、__________、__________.‎ ‎(3)媒介子：传递各种相互作用的粒子，如__________、__________、__________.‎ ‎3.夸克模型 认为强子是由更基本的成分组成，这种成分叫做__________.夸克有6种，它们是__________、__________、__________、__________、__________、__________.每种夸克都有自己的__________.‎ 夸克模型指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷.但目前仍未发现自由态的夸克，这就是夸克的“禁闭”.‎ ‎4.恒星的演化 密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而__________逐渐凝聚成原恒星.‎ 原恒星继续__________，温度不断__________，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段.‎ 当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度并不高，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星.‎ 当恒星核能耗尽时，就进入末期.恒星的末期形态主要有三种：__________，__________或__________.‎ 高手笔记 宏观世界和微观世界之间存在着巨大的差异.从空间范围来讲，宏观世界已扩展到现代天文学观测所能探及的约‎1027 m之远的宇宙深处；微观世界则已深入到约10‎-19 m之微的夸克和轻子.从时间范围来讲，宏观世界的“寿命”不少于150亿年；微观世界中的粒子寿命有的长达10亿年，而有的却短到仅10-23s.这两个在空间上和时间上有“天壤之别”的世界之间，却存在着千丝万缕的联系.‎ 要真正理解我们的宇宙，就必须从研究极微小的粒子开始，看看那里都发生了些什么情况，然后再来遥望整个宇宙，因为宏观世界的许多基本问题往往可在对微观世界的研究中得到解决.其实，任何关于其中一个世界的新知识，都可以促进人们对另一个世界的了解.‎ 名师解惑 认识强子、轻子和媒介子 剖析：强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子.强子又分为介子和重子两类.‎ 轻子是不参与强相互作用的粒子，最早发现的轻子是电子.现代实验还没有发现轻子的内部结构.‎ 媒介子是传递各种相互作用的粒子，如光子、中间玻色子、胶子.光子传递电磁相互作用，中间玻色子传递弱相互作用，胶子传递强相互作用.‎ 讲练互动 ‎【例题】 下列说法中正确的是( )‎ A.夸克模型说明电子电荷量是最小的电荷单元 B.目前已经发现了自由态的夸克 C.目前发现的夸克有6种 D.每种夸克都有对应的反夸克 解析：夸克模型指出目前发现了6种夸克，每种夸克都有对应的反夸克，所以C、D正确.夸克所带电荷量小于电子电荷量，但还没有发现自由态的夸克，这就是夸克的禁闭，所以A、B错.‎ 答案：CD 绿色通道 许多实验表明，强子是有内部结构的，夸克模型是1946年提出的，历经几十年的发展，已经被多数物理学家接受.‎ 变式训练 已知π+介子、π-介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克u或反夸克d)组成的，它们带的电荷量如下表所示，表中e为元电荷.‎ π+‎ π-‎ u d u d 带电荷量 ‎+e ‎-e ‎+e ‎-e ‎-e ‎+e 下列说法正确的是( )‎ A.π+由u和组成 B.π+由d和组成 C.π-由u和组成 D.π-由d和组成 解析：由题意知，π+介子带一个单位的元电荷，呈正电性，又必须是由一个夸克和一个反夸克组成，则从表格中的数据可推断，π+介子应由夸克u和反夸克d组成；同理可推得π-介子应由夸克d和反夸克u组成.‎ 答案：AD 体验探究 ‎【问题】人们是怎样把基本粒子和宇宙联系在一起的？‎ 导思：宇宙间存在着四种相互作用，即引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用，而宇宙又是由物质构成，且四种相互作用力也应有统一的理论来表示，不同的力只不过是一个普遍力的不同表现形式.人们已经验证电磁力和弱力的统一.‎ 探究：在宇宙形成初期，宇宙发生了巨大变化.也就是在这一时期宇宙的演化与微小的基本粒子联系在一起了.从宇宙处于夸克和反夸克主导的弱电期到强子与轻子期再到核聚变期……宇宙学的一些观测数据及研究成果为高能物理学提供了依据，而天文学又希望通过高能物理学的理论和实验来了解宇宙形成的证据.这样，基本粒子和宇宙就联系在一起了.‎